简述金川铜镍矿床地质特征与成矿模式

[摘 要] 本文通过对金川铜镍硫化物矿床各类矿石中伴生元素含量进行初步定量，结合各类金属矿物的产出特征及形态，讨论并分析了地质特征与成矿模式。发现金川铜镍矿体是在大陆裂谷发展前期拉张环境中成岩成矿，并随龙首山推覆构造转移到现今位置，并且发现深部熔离贯入作用是主要成矿机制，含矿岩浆的有序侵位显示岩浆在深部岩浆房停歇过程曾发生熔离分异，形成岩浆、含矿岩浆、富矿岩浆和矿浆分层结构，而且小岩体成大矿，剩余的含矿岩浆多次贯入同一空间成岩、成矿，区域存在其它超基性、基性岩体岩群或岩流。

[关键词] 金川；铜镍矿；地质特征；成矿模式

[中图分类号] P548 [文献标识码] A [文章编号] 1007-4244（2013）01-070-3

甘肃金川地区处于河西走廊东部，祁连山东北麓龙首山脉中段。金川古元古花岗岩岩体所在的龙首山隆起位于华北地台阿拉善地块西南缘，南隔祁连早古生代褶皱系与柴达木地块相望，西接塔里木地台。祁连山地区前长城纪处于压性造陆阶段，晚元古代长城纪晚期至早古生代奥陶纪处于大陆裂谷拉张至狭窄大洋阶段（北祁连褶皱带广泛出露早中奥陶世蛇绿岩），志留纪末晚加里东运动期开始转入碰撞造山阶段[1-2]。

金川铜镍矿是世界著名的多金属共生的大型硫化铜镍矿床之一。镍和铂族金属居全国第一位，铜、钴储量居全国第二位，矿床中伴生的多金属品类之多，在国内外迄今尚属罕见。金川铜镍矿的发现与开发，从根本上结束了我国缺镍少铂的历史[2-3]。

图1 金川铜镍矿床地理位置及龙首山隆起带镁铁

超镁铁岩地质分布图

（1―新生代沉积物；2―中生代陆相碎屑岩；3―晚古生代陆相碎屑岩；4―早古生代复理石建造；5―中新元古代碳酸盐岩、碎屑岩；6―古元古代变质岩系（前长城系）；7―混合花岗岩；8―花岗岩；9―花岗闪长岩；10―金川铜镍矿床及镁铁超镁铁岩体（群）； 11―大地电磁测深剖面及物理点编号；12―实测及推测断层；13―省区边界）

一、区域地质

矿床位于中朝准地台阿拉善隆起区西南边缘的龙首山隆起，北为地台内部区，南为祁连山褶皱系。龙首山隆起夹于北缘和南缘两断裂带之间，北缘断裂带是隆起和潮水坳陷的分界，南缘断裂带是隆起和河西走廊过渡带的分界。

金川超镁铁含矿岩体产出于北缘断裂带南侧，含矿岩体长约6500米，宽数10米至500余米，面积约1.34平方公里，侵位于前长城系龙首山群白家嘴子组中。矿区范围内的地层为向南西40度倾斜的单斜构造，倾角由北向南逐渐变缓，断裂构造十分发育，有的构造具有长期活动性质。金川岩体的直接围岩为蛇纹石化白云质大理岩、云母石英片岩、黑云母片麻岩、条带均质混合岩、斜长角闪岩等。

含矿岩体呈北西向展布，全长6000米，厚数10米至300余米，倾斜延伸数百至千米以上，呈岩墙状产出。受北东东向扭性断层的影响，岩体被分割为四段，由西向东依序称为Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ型矿区，其中以Ⅱ型矿区岩体最长，约3000余米，次为Ⅰ、Ⅳ区岩体，各长1000余米，Ⅲ区岩体最短，仅数百米。岩体形态受储岩断裂性质的控制，以扭性为主的地段，岩体向下延伸较大，呈板状（见下两图），以张性为主地段延伸较小，呈楔形、漏斗形。前者分异程度差，后者分异好。白家嘴子含镍超基性岩体为复式侵入体，不同期次岩浆形成的岩石粒度有明显差异，并且各自形成一定的岩相。岩体岩石平均化学成分相当于二辉橄榄岩。该矿床的工业矿体按成因分为岩浆就地熔离、岩浆深部熔离-贯入。晚期贯入和接触交代四种类型。工业意义最大的是深部熔离-贯入矿体，规模巨大，厚数十至百余米，长数百至上千米；次之是熔离矿体，长数米至数百米，厚一至数十米。从就地熔离矿体到接触交代矿体，金属氧化物和硫化物中的镍矿物相对含量依次减少，而磁黄铁矿和铜矿物含量依次增多。

二、矿山地质

矿床类型属深部熔离-复式贯入矿床。矿床的工业矿体按成因分为岩浆就地熔离、岩浆深部熔离-贯入、晚期贯入和接触交代四种类型。

岩浆就地熔离矿体工业意义仅次于岩浆深部熔离一贯入矿体，居第二位。矿体规模大小不等，长数米至数百米，厚一至数十米，呈不规则透镜体产出，沿走向、倾向具明显的膨缩变化及分枝复合，规模较大者多产于基性度较高的含二辉橄榄岩和二辉橄榄岩中，空间上位于含矿岩石岩相带的中下部，矿体的产状、形态受所在岩相的控制。主要矿石类型为稀疏浸染状（星点状），矿体与围岩呈渐变过渡关系。矿石主要金属矿物为磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿，其它还有少量方黄铜矿、马基诺矿、墨铜矿等。

岩浆深部熔离-贯入矿体规模巨大，厚数十米至百余米，长数百米至千米，是最重要的矿体类型。主要产出于岩体底部或根部，少数靠近上盘，个别贯入岩体的底盘围岩中。矿体形态呈似板状、透镜状，膨缩变化明显，尖灭变薄突然，产状较岩体陡或缓，穿插先期形成的各岩相，其分布不受早期分异岩相的制约，规模与所处岩体的规模、分异程度无关。含矿岩石为纯橄榄岩，矿体边部辉石增多。金属硫化物集合体均匀地充填在造岩矿物晶间，粒度一般1-6毫米，含量为12%～25%，形成海绵陨铁构造。局部受动力或热液作用影响，使硫化物呈似片麻状、毛毡状、星云状等构造形态。主要金属矿物磁黄铁矿、镍黄铁矿、黄铜矿之比为4.8：2.6：1，矿石中含铂族、金、银、钴、硒、碲、硫及镓、锗、铟、铊、铼等伴生成矿元素。其中铂、钯、金、银形成有大于1克/吨的富集体，其规模大小不等，大者厚数十米，长数百米，倾斜延伸大于百米。铂族、金、银矿物的富集明显地与后期热液活动有关。主要富集于矿体的中部、中下部或顶部。

晚期贯入矿体受岩体原生构造裂隙和其他构造裂隙的控制，赋存于深部熔离一贯入矿体中或岩体根部的接触带。矿体长数米至百余米，厚数10厘米至20余米，呈不规则扁豆状、脉状产出。膨缩变化大，尖灭突然，成群出现，其形态与构造裂隙性质密切相关。以块状矿石为主，矿体端部、边缘以及接触带外侧围岩中，有时有半块状、角砾状、脉状、细脉浸染状矿石出现。

接触交代矿体产于岩体上、下盘围岩（主要为白云质大理岩）及捕掳体中。大者主要赋存于下盘围岩，长数百米，厚数米至数十米，呈似层状、透镜状、囊状产出，产出部位多紧靠含矿岩体，产状与岩体边缘一致。由稀疏浸染状、稠密浸染状夹脉状矿石组成，一般近岩体一侧镍品位较富，远之变贫，铜品位变化与镍相反，最后变为铜矿石，显示出铜较镍具有较强的迁移能力。

三、结论

（一）在大陆裂谷发展前期拉张环境中成岩成矿，并随龙首山推覆构造转移到现今位置；

（二）含矿母岩形成于长城纪（1508±31Ma），成矿作用主要在元古代及加里东期；

（三）深部熔离-贯入作用是主要成矿机制，含矿岩浆的有序侵位显示岩浆在深部岩浆房停歇过程曾发生熔离分异，形成岩浆、含矿岩浆、富矿岩浆和矿浆分层结构（四层结构）；

（四）小岩体成大矿，剩余的含矿岩浆多次贯入同一空间成岩、成矿，区域存在其它超基性、基性岩体―岩群或岩流。

参考文献：

[1]甘肃省地质矿产局第六地质队[M].白家咀子硫化铜镍矿床地质.北京：地质出版社，1984.

[2]汤中立，李文渊.金川铜镍硫化物矿床模式及地质特征对比[M].北京：地质出版社.1995.

[3]汤中立，李文渊.金川铜镍硫化物（含铂）矿床成矿模式及地质对比[M].北京：地质出版社，1995.

作者简介：叶亮山（1987-），男，汉族，甘肃金昌人，新疆大学地质与矿业工程学院2010级硕士研究生，研究方向：矿物学、岩石学、矿床学。